高二物理競賽靜電場中的導體課件

§7-6靜電場中的導體金屬導體(conductor)的電結構靜電場導體相互作用相互影響？

包含自由電子，可以在導體內部不受束縛的遷移。宏觀上任意微小體積元內,自由電子的負電荷和晶體點陣上的正電荷的數(shù)目相等,整個導體或其中任一部分都顯現(xiàn)電中性.一、導體的靜電平衡靜電感應：導體內的自由電子在外場作用下發(fā)生定向運動，而使導體上電荷重新分布的現(xiàn)象。------+++++----++-+靜電平衡：導體上沒有電荷作定向運動的狀態(tài)導體(帶電或不帶電)靜電感應現(xiàn)象過程外電場作用下自由電子作宏觀定向運動電荷重新分布導體表面一端帶負電,另一端帶正電,稱感應電荷.附加電場自由電子宏觀定向運動停止.靜電平衡狀態(tài)靜電平衡特點：導體內部場強處處為零電場

電勢導體為一等勢體表面場強垂直于導體表面導體表面是一個等勢面二、導體上的電荷分布1.實心導體結論:導體內部沒有凈電荷(netcharge),電荷只能分布在導體外表面.2.空腔導體，腔內無電荷E=0S++++++++++++++++++++E=0S+q--------結論:電荷分布在導體外表面,導體內部和內表面沒凈電荷.3.空腔導體，腔內有電荷內表面感應出

電荷分布在導體內外兩個表面,內表面帶電荷-q.根據(jù)電荷守恒定律,外表面帶電為:

Q是原導體所帶電荷.結論:4.帶電導體表面附近的場強尖端放電現(xiàn)象P實驗表明：孤立導體尖銳，曲率大處，大平坦，曲率小處，小+++++++尖端放電++E大E小+-例7-19

兩個半徑分別為R和r

的球形導體（R>r），用一根很長的細導線連接起來（如圖），使這個導體組帶電，電勢為V，求兩球表面電荷面密度與半徑的關系。Q解:

兩個導體所組成的整體可看成是一個孤立導體系，在靜電平衡時兩者電勢相等。設這兩個球相距很遠，使每個球面上的電荷分布在另一球所激發(fā)的電場可忽略不計。兩球的電勢為Q兩球的電荷密度分別為

可見電荷面密度和半徑成反比，即曲率半徑愈?。ɑ蚯视螅?，電荷面密度愈大。例7-20.證明兩無限大平行金屬板達到靜電平衡時，其相對兩面帶等量異號電荷，相背兩面帶等量同號電荷。證明：

從左至右一共有四個帶電平面，設其所帶電荷的面密度依次為1、2、3、4。以向右作為電場正向。左邊導體中任意一點的場強：

導體上的電荷分布相對兩面帶等量異號電荷.相背兩面帶等量同號電荷.證畢.在右邊導體中任取一點，則該點

導體上的電荷分布三、空腔導體內外的電場靜電屏蔽1.空腔內無電荷內表面是否處處為零？內表面電荷代數(shù)和為零。與靜電場環(huán)路定理矛盾結論：導體內部及腔體的內表面處處無凈電荷。導體內部及腔體的電場處處為零

空腔導體外的電場由空腔導體外表面的電荷分布和其他帶電體的電荷分布共同決定。2.空腔內有電荷---+++腔內物體不受外場影響q-q--------q-q--------++++++++腔外物體不受內場影響3.兩種靜電屏蔽（1）任何空腔導體內的物體不會受外場影響，可屏蔽外場。（2）接地的空腔導體內的電場不影響外界物體，可屏蔽內場。---+++q-q法拉第籠例7-21一導體球原為中性，今在距球心r0處放一電量為+q的點電荷，求：(1)球上感應電荷在球心產(chǎn)生的場強與電勢。解：+qr0O----++++由o指向+q由電荷守恒定律Q感=0(2)將球接地，球上感應電荷q'多少？q'在球心產(chǎn)生的場強為多少？+qr0O----由o指向+q例7-22

在內外半徑分別為R1和R2的導體球殼內，有一個半徑為r的導體小球，小球與球殼同心，讓小球與球殼分別帶上電荷量q和Q。試求：（1）小球的電勢Vr，球殼內、外表面的電勢；（2）小球與球殼的電勢差；（3）若